氮化硼纳米片的规模化制备工艺探索

发布时间：2017-06-21 05:02

  本文关键词：氮化硼纳米片的规模化制备工艺探索，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：氮化硼纳米片作为一种新兴二维材料,因具有好的抗氧化性、强的抗化学腐蚀性、优异的热学力学性能以及耐高温性能等使其在聚合物复合材料、液相吸附、气体存储等方面具有广泛的应用。但就目前而言,氮化硼纳米片的剥离制备存在一些问题。剥离效率低,普遍集中在1%-25%。纳米片分散液浓度低,常使用昂贵且部分存在毒性的有机溶剂作为分散剂。制备技术的尚不成熟,难以为后续的相关应用及时提供充足的原料。因此,如何大量剥离制备出氮化硼纳米片成为亟待解决的问题。本论文基于相关文献的工作基础,以尿素为辅助试剂,改性剥离氮化硼。以水为除杂和分散试剂,通过超声辅助剥离的手段,得到了可稳定分散的较高浓度的分散液。改变混合比例、球磨时间,探索出了实验室级别的批量制备最优工艺,同时借助XRD、SEM、TEM等手段对氮化硼纳米片进行表征测试。同时在初始实验的基础上,结合现有的化工知识,对氮化硼纳米片的制备工艺过程进行了设计探索。主要研究内容及结果如下：通过改变混合比例、球磨时间等参数实现了工艺过程的最优化,得到最优的工艺条件为：氮化硼与尿素混合比例为1：20时,球磨10 h,超声分散2 h,3000 rpm离心处理可获得大量少层氮化硼纳米片,剥离效率达到52.7%,此时分散液浓度最高,达到2.7mg/mL。随后在实验室小试制备氮化硼纳米片基础上,对规模化制备过程进行了可行性的探索研究。通过文献资料整理等手段对纳米片规模化制备进行了初步设计。为后续规模化制备工作提供实验基础与依据。
【关键词】：六方氮化硼 纳米片 设计研究 规模化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ128.1;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文献综述9-27
• 1.1 氮化硼的结构与性质9-10
• 1.2 氮化硼纳米片研究现状10-20
• 1.2.1 “自下而上”合成路线10-13
• 1.2.2 “自上而下”剥离路线13-20
• 1.3 氮化硼纳米片的应用前景20-24
• 1.3.1 聚合物复合材料20-22
• 1.3.2 液相吸附22-23
• 1.3.3 储氢性能23-24
• 1.4 本论文选题依据及研究内容24-27
• 2 实验材料与测试方法27-30
• 2.1 实验材料及仪器设备27-28
• 2.1.1 实验材料27
• 2.1.2 仪器设备27-28
• 2.2 氮化硼纳米片分散液浓度的确定方法28
• 2.3 材料结构表征测试方法28-30
• 2.3.1 X射线粉末衍射分析(XRD)28-29
• 2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)29
• 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)29
• 2.3.4 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)29
• 2.3.5 紫外可见光谱分析(UV-vis)29-30
• 3 球磨与液相剥离法制备氮化硼纳米片30-42
• 3.1 前言30
• 3.2 实验步骤30-31
• 3.3 原料选取31-32
• 3.4 结果与讨论32-41
• 3.4.1 剥离过程的实验思想32-33
• 3.4.2 不同混合比例条件下纳米片剥离制备33-39
• 3.4.3 不同球磨时间条件下纳米片剥离制备39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 氮化硼纳米片制备过程的设计放大42-47
• 4.1 前言42
• 4.2 原材料物性及技术规格42-43
• 4.3 工艺说明43-44
• 4.3.1 氮化硼纳米片的制备方法43
• 4.3.2 实验流程43-44
• 4.3.3 工艺流程图44
• 4.4 规模化制备的可行性分析44-46
• 4.4.1 经济可行性分析44-45
• 4.4.2 安全可行性分析45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 结论47-48
• 参考文献48-52
• 致谢52-53

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